Análisis de la resistencia a la compresión inconfinada y CBR de u

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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
2020 
Análisis de la resistencia a la compresión inconfinada y CBR de Análisis de la resistencia a la compresión inconfinada y CBR de 
un afirmado estabilizado con ceniza de bagazo de caña de azúcar un afirmado estabilizado con ceniza de bagazo de caña de azúcar 
y cal y cal 
Leidi Paola Rincón Hernández 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Anggie Alexandra Cortes Roa 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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y CBR de un afirmado estabilizado con ceniza de bagazo de caña de azúcar y cal. Retrieved from 
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 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN INCONFINADA Y CBR DE 
UN AFIRMADO ESTABILIZADO CON CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA DE 
AZÚCAR Y CAL 
 
 
 
 
 
LEIDI PAOLA RINCÓN HERNÁNDEZ 
ANGGIE ALEXANDRA CORTES ROA 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C 
2020 
 
Análisis de la resistencia a la compresión inconfinada y CBR de un afirmado estabilizado con 
ceniza de bagazo de caña de azúcar y cal 
 
 
Leidi Paola Rincón Hernández 
Anggie Alexandra Cortes Roa 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil 
 
 
 
Director temático: 
Msc. I.C. Martin Ernesto Riascos Caipe 
 
 
 
Universidad De La Salle 
Facultad de Ingeniería 
Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C 
2020 
 
 
Nota de aceptación 
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Firma del director 
 
 
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Firma del jurado 
 
 
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Firma del jurado 
 
Agradecimientos 
 
Agradecemos primeramente a Dios por sus infinitas bendiciones a nuestros padres Miguel y 
Gladys; y, Jorge y Milena, por todo su apoyo y compresión por confiar y creer en nuestras 
expectativas, por los consejos, valores y principios que nos han inculcado. Y a nuestros 
hermanos por ser un apoyo incondicional. 
Agradecemos a nuestros docentes del programa de ingeniería civil de la universidad de la 
Salle, por habernos transmitido sus conocimientos a lo largo de nuestra carrera profesional, de 
manera especial, al ingeniero Martin Riascos Caipe tutor de nuestro proyecto de investigación 
quien nos ha guiado con su paciencia, y su rectitud; a los técnicos de laboratorio, Luis Eduardo 
Borja, Oscar Malagón y Jeferson Stiven Pérez por toda su colaboración a lo largo de este 
proceso, y a los habitantes de la comunidad de Tobia por su valioso aporte, disposición y 
colaboración para con nosotras y nuestra proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicatoria 
 
Principalmente a Dios, quien con su bendición llena siempre mi vida, por ser el inspirador y 
darme fuerza para continuar en este proceso de obtener uno de los anhelos más deseados. 
A mis padres Jorge Eliecer Rincón y Gladys Milena Hernández quienes con su amor, 
paciencia y esfuerzo me han apoyado y guiado para llegar a cumplir hoy un sueño más. 
A mi hermana Yhara Rincon Hernandez, quien siempre ha sido a poyo e inspiración para mí. 
A todas las personas que nos han apoyado para que el trabajo se realice con éxito, 
especialmente a aquellos que nos abrieron las puertas, a quienes nos extendieron su mano y 
compartieron con nosotras sus conocimientos. 
 
 
Leidi Paola Rincón Hernández 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicatoria 
 
De manera espiritual siempre a Dios, pero con el mismo nivel de importancia siempre está mi 
padre quien ha confiado en mí desde el primer día en que decidí estudiar esta carrera, además 
me ha brindado todo su apoyo en los momentos difíciles que se presentaron a lo largo de este 
camino, también a mi mamá y hermanos Diana y Miguel Ángel quienes han estado a lo largo de 
todo este proceso, también de manera especial a mis amigos de la Universidad en especial a 
Pamela Solórzano quien estuvo para motivarme en aquellos momentos que no quería continuar. 
Por último, pero no menos importante a todos los Ingenieros del programa de Ingeniería 
Civil de la universidad quienes con sus conocimientos y asesorías ayudaron a que esta 
investigación se culminara con éxito dando cumplimiento a los objetivos propuestos al inicio. 
 
 
 
Anggie Alexandra Cortes Roa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla de contenido 
Introducción ............................................................................................................................. 15 
Aspectos Generales Del Proyecto ............................................................................................ 17 
Descripción Del Problema .................................................................................................... 17 
Formulación Del Problema ................................................................................................... 18 
Justificación y Delimitación Del Proyecto ........................................................................... 18 
Objetivos .................................................................................................................................. 20 
Objetivo General .................................................................................................................. 20 
Objetivos Específicos ........................................................................................................... 20 
Marco De Referencia ............................................................................................................... 20 
Marco Teórico ...................................................................................................................... 20 
Suelo ................................................................................................................................. 21 
Estabilización De Suelos .................................................................................................. 21 
Estabilización química ...................................................................................................... 23 
Estabilización mecánica ....................................................................................................25 
Marco Conceptual ................................................................................................................ 26 
Suelo ................................................................................................................................. 26 
Cal ..................................................................................................................................... 26 
Ceniza de bagazo de caña de azúcar ................................................................................. 27 
Materiales puzolánicos ..................................................................................................... 27 
 
Estabilización: ................................................................................................................... 27 
Granulometría: .................................................................................................................. 27 
Limite liquido ................................................................................................................... 28 
Limite plástico .................................................................................................................. 28 
Marco Legal .......................................................................................................................... 28 
Antecedentes ............................................................................................................................ 30 
Metodología ............................................................................................................................. 38 
Tipo De Investigación .......................................................................................................... 38 
Hipótesis ............................................................................................................................... 39 
Variables ............................................................................................................................... 39 
Diseño Experimental ............................................................................................................ 40 
Primera Fase: Recopilación de información y materiales. ............................................... 40 
Segunda fase: Caracterización de los materiales .............................................................. 40 
Tercera Fase: Mezclas de suelo con adición de ceniza de bagazo de caña de azúcar 
(CBCA) y cal. ........................................................................................................................ 41 
Cuarta Fase: Documento Final ......................................................................................... 42 
Procedimiento y Resultados ..................................................................................................... 44 
Diseño Exploratorio .............................................................................................................. 44 
Caracterización Física .......................................................................................................... 47 
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos, norma I.N.V. E 123-13 ... 47 
 
Límites de consistencia INV. E 125-126 – 13 .................................................................. 50 
Gravedad Especifica I.N.V E 128-13 / 223-13 ................................................................. 54 
Equivalente de Arena de Suelos y Agregados Finos I.N.V E.133-13 (ASTM D 2419-09)
 ............................................................................................................................................... 57 
Valor de azul de metileno en agregados finos I.N.V E. 235-13 ....................................... 58 
Determinación del contenido orgánico de un suelo mediante el ensayo de pérdida por 
ignición I.N.V E.121-13 (ASTM D 2216-10) ....................................................................... 60 
Caracterización Mecánica .................................................................................................... 61 
Relaciones humedad – peso unitario seco en los suelos (Ensayo Modificado de 
Compactación) I.N.V E – 142- 13 ......................................................................................... 61 
Corrección del peso unitario y del contenido de agua de suelos que contienen sobre 
tamaños. I.N.V E-143-13 ....................................................................................................... 62 
Resistencia a la compresión inconfinada de mezclas compactadas de suelo cal INV. E. 
605 – 13 ................................................................................................................................. 63 
Relación de soporte del suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio), I.N.VE 148-13 ... 65 
Caracterización Química ...................................................................................................... 66 
Estimación de la proporción de cal necesaria para estabilizar un suelo a partir de la 
medida del pH I.N.V E – 601-13 ........................................................................................... 66 
Análisis De Resultados ............................................................................................................ 68 
Caracterización Física .......................................................................................................... 68 
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos, norma I.N.V. E 123-13 ... 68 
 
Límites de consistencia INV. E 125-126 – 13 .................................................................. 71 
Gravedad Especifica I.N.VE 128-13 / 223-13 .................................................................. 81 
Equivalente de Arena de Suelos y Agregados Finos I.N.V E.133-13 (ASTM D 2419-09)
 ............................................................................................................................................... 82 
Valor de azul de metileno en agregados finos I.N.V E. 235-13 ....................................... 83 
Determinación del contenido Orgánico de un suelo mediante el ensayo de pérdida por 
ignición I.N.V E.121-13 (ASTM D 2216-10) ....................................................................... 83 
Caracterización Mecánica .................................................................................................... 84 
Relaciones humedad – peso unitario seco en los suelos (Ensayo Modificado de 
Compactación) I.N.V E – 142- 13 ......................................................................................... 84 
Corrección del peso unitario y del contenido de agua de suelos que contienen sobre 
tamaños. I.N.V E-143-13 ....................................................................................................... 88 
Resistencia a la compresión inconfinada de mezclas compactadas de suelo cal INV. E. 
605 – 13 ................................................................................................................................. 92 
Relación de soporte del suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio), I.N.VE 148-1 ..... 94 
Caracterización Química .................................................................................................... 100 
Estimación de la proporción de cal necesaria para estabilizar un suelo a partir de la 
medida del pH I.N.V E – 601-13 ......................................................................................... 100 
Conclusiones .......................................................................................................................... 104 
Recomendaciones ................................................................................................................... 107 
Fuentes De Información Bibliográfica ................................................................................... 108Lista de Tablas 
Tabla 1 Marco normativo del proyecto ....................................................................................................................... 29 
Tabla 2 Propiedades físicas......................................................................................................................................... 31 
Tabla 3 Propiedades químicas .................................................................................................................................... 31 
Tabla 4 Propiedades físicas y químicas de Bba .......................................................................................................... 33 
Tabla 5 Valores CBR del suelo no tratado y tratado con bagazo ceniza ..................................................................... 34 
Tabla 6 Variables dependientes e independientes ....................................................................................................... 40 
Tabla 7 Granulometría del material afirmado – I. N. V. E 123-13 ............................................................................. 49 
Tabla 8 Granulometría de la CBCA - I. N. V E 123 - 13 ............................................................................................ 50 
Tabla 9 Limite liquido - I. N. V.E 125 - 13 ................................................................................................................ 52 
Tabla 10 Limite plástico - I.N.V. E 126 - 13 .............................................................................................................. 53 
Tabla 11 Índice de plasticidad - I. N. V E 126 - 13 ................................................................................................... 54 
Tabla 12 Gravedad especifica - I. N. V. E 128 - 13 .................................................................................................... 55 
Tabla 13 Gravedad especifica del suelo natural - I. N. V. E 223 - 13 ......................................................................... 57 
Tabla 14 Resultados del equivalente de arena - I. N.V. E 133.13 ............................................................................... 58 
Tabla 15 Resultados del ensayo de Azul de Metileno - I. N. V. E 235- 13 ................................................................ 59 
Tabla 16 Resultados del ensayo de Materia Orgánica - I. N. V. E 121 - 13 ............................................................... 60 
Tabla 17 Resultados ensayo modificado de compactación - I. N. V. E 142 - 13 ........................................................ 62 
Tabla 18 Resultados corrección del peso unitario seco y contenido de humedad - I. N. V. E 143 - 13 ...................... 63 
Tabla 19 Resumen de resultados obtenidos del ensayo de compresión inconfinada - I.N.V E. 605-13 ..................... 64 
Tabla 20 Resumen de resultados obtenidos del ensayo de CBR - I. N. V. E 148 - 13 ................................................ 65 
Tabla 21 Lecturas de pH del ensayo - I. N. V. E 601- 13 ........................................................................................... 67 
Tabla 22 Resultado del análisis de la grafica .............................................................................................................. 68 
Tabla 23 Características del suelo.............................................................................................................................. 68 
Tabla 24 Características de la CBCA ........................................................................................................................ 70 
Tabla 25 Limites de consistencia de todas las muestras - I. N. V. E 125-126 - 13 ..................................................... 72 
 
 
Lista de Figuras 
Figura 1. Plan de ensayos ........................................................................................................................................... 43 
Figura 2. Ubicación cantera salitre blanco.................................................................................................................. 44 
Figura 3. Mapa geológico de la formación Utica (Kiut) ............................................................................................. 46 
Figura 4. Malla de tamices ......................................................................................................................................... 47 
Figura 5. Proceso de mezclado de la solución de hexametafosfato con el suelo y la CBCA ..................................... 48 
Figura 6. Ensayo limite liquido Casagrande ............................................................................................................... 51 
Figura 7. Muestras de limite liquido ........................................................................................................................... 51 
Figura 8. Muestra de limite plástico ........................................................................................................................... 53 
Figura 9. Ensayo gravedad especifica ........................................................................................................................ 55 
Figura 10. Gravedad especifica .................................................................................................................................. 56 
Figura 11. Volumen de la muestra utilizada en el ensayo .......................................................................................... 57 
Figura 12. Ensayo Equivalente de arena de una de las muestras. ............................................................................... 58 
Figura 13. Vaso precipitado con la solución floculante y otro con la muestra de ensayo .......................................... 59 
Figura 14. Aureola en el papel filtro ........................................................................................................................... 59 
Figura 15. Ensayo materia orgánica ........................................................................................................................... 60 
Figura 16. Equipo Mufla con crisoles en su interior. .................................................................................................. 61 
Figura 17. Equipo para ensayo de compactación ....................................................................................................... 62 
Figura 18 Infiltración y falla de cilindros ................................................................................................................... 64 
Figura 19 Infiltración y falla de cilindros ................................................................................................................... 66 
Figura 20. Las siete muestras con sus respectivos contenidos. ................................................................................... 67 
Figura 21. Medidor de pH .......................................................................................................................................... 67 
Figura 22. Curva granulométrica suelo de afirmado .................................................................................................. 69 
Figura 23. Curva granulométrica suelo de afirmado, comparada con las franjas granulométricas de afirmado del 
invias, gradación A25 ........................................................................................................................................ 69 
Figura 24. Curva granulométrica de la CBCA ........................................................................................................... 71 
Figura 25. Clasificación ASSHTO S y S+5cal ........................................................................................................... 73 
Figura 26 Carta de plasticidad S y S+5C ....................................................................................................................74 
https://unisalleedu-my.sharepoint.com/personal/acortes79_unisalle_edu_co/Documents/Documents/TESIS/DOCUMENTO%20FINAL%20CORREGIDO%20.docx#_Toc46778060
 
Figura 27. Clasificación ASSHTO S+6CBCA, S+9CBCA y S +12CBCA ................................................................ 75 
Figura 28 Carta de plasticidad S+6CBCA, S+9CBCA y S +12CBCA ...................................................................... 75 
Figura 29. Clasificación ASSHTO S+6CBCA+2C, S+9CBCA+2C y S +12CBCA+2C ........................................... 76 
Figura 30 Carta de plasticidad S+6CBCA+2C, S+9CBCA+2C y S +12CBCA+2C .................................................. 77 
Figura 31. Clasificación ASSHTO S+6CBCA+5C, S+9CBCA+5C y S +12CBCA+5C ........................................... 78 
Figura 32 Carta de plasticidad S+6CBCA+5C, S+9CBCA+5C y S +12CBCA+5C .................................................. 78 
Figura 33. Clasificación ASSHTO S+6CBCA+8C, S+9CBCA+8C y S +12CBCA+8C ........................................... 79 
Figura 34 Carta de plasticidad S+6CBCA+8C, S+9CBCA+8C y S +12CBCA+8C .................................................. 79 
Figura 35. Relacion entre el limite liquido y las mezclas ........................................................................................... 80 
Figura 36. Relacion entre el indice de plasticidad y las mezclas ................................................................................ 81 
Figura 37. Relacion entre la gravedad especifica y las mezclas ................................................................................. 82 
Figura 38. Resultados de la humedad óptima para cada mezcla ................................................................................. 85 
Figura 39. Resultados de la densidad seca máxima para cada mezcla........................................................................ 86 
Figura 40. Relación de la densidad y humedad óptima para cada mezcla. ................................................................. 87 
Figura 41. Densidad de las mezclas solo con porcentajes de CBCA .......................................................................... 88 
Figura 42. Comportamiento de la humedad optima corregida de todas las muestras analizadas. .............................. 89 
Figura 43. Comportamiento de la densidad seca máxima corregida de todas mezclas .............................................. 90 
Figura 44. Densidad seca máxima corregida y humedad optima corregida para todas las mezclas. .......................... 91 
Figura 45. Densidad seca máxima corregida de las muestras solo con adición de CBCA. ........................................ 92 
Figura 46. Relación entre compresión inconfinada a 8 días y las diferentes mezclas ................................................ 93 
Figura 47. Relación entre compresión inconfinada a 42 días y las diferentes mezclas .............................................. 94 
Figura 48.CBR del suelo natural ................................................................................................................................ 95 
Figura 49. Relación entre CBR y las diferentes mezclas ............................................................................................ 96 
Figura 50. Expansión vs mezclas para 10 golpes ....................................................................................................... 97 
Figura 51. Expansión vs mezclas para 25 golpes ....................................................................................................... 97 
Figura 52. Expansión vs mezclas para 56 golpes ....................................................................................................... 98 
Figura 53. Porcentaje de expansión vs densidad seca suelo natural (S) ..................................................................... 98 
Figura 54. Resultados de expansión para todas las mezclas analizadas. .................................................................... 99 
 
Figura 55. Lecturas de pH del suelo ......................................................................................................................... 100 
Figura 56. Relación de la densidad con respecto al CBR al 100% de cada muestra analizada ................................ 102 
Figura 57. Relación de la resistencia a la compresión inconfinada a los 8 días con respecto al CBR al 100% de cada 
muestra ............................................................................................................................................................. 103 
Figura 58. Relación de la resistencia a la compresión inconfinada a los 42 días con respecto al CBR al 100% de 
cada muestra ..................................................................................................................................................... 103 
 
Lista de anexos 
ANEXO A. ANALISIS GRANULOMETRICO ................................................................................................... 112 
ANEXO B. LIMITES DE CONSISTENCIA ........................................................................................................ 116 
ANEXO C. GRAVEDAD ESPECIFICA ............................................................................................................... 130 
ANEXO D. EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS ......................................... 133 
ANEXO E. VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS FINO ..................................................... 135 
ANEXO F. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ORGÁNICO DE UN SUELO MEDIANTE EL 
ENSAYO DE PERDIDA POR IGNICIÓN.................................................................................................. 136 
ANEXO G. PROCTOR MODIFICADO ............................................................................................................... 137 
ANEXO H. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN INCONFINADA 8 DÍAS .................................................. 154 
ANEXO I. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN INCONFINADA 42 DIAS ................................................. 182 
ANEXO J. RELACIÓN DE SOPORTE DEL SUELO EN EL LABORATORIO (CBR) ................................ 210 
ANEXO K. ESTIMACIÓN DE LA PROPORCIÓN DE CAL NECESARIA PARA ESTABILIZAR UN 
SUELO A PARTIR DE LA MEDIDA DEL PH. ......................................................................................... 218 
ANEXO L. RESUMEN DE RESULTADOS ......................................................................................................... 219 
 
 
15 
 
 
Introducción 
En pleno siglo XXI la Ingeniería Civil tiene un papel fundamental para el crecimiento 
positivo del mundo, desde las poblaciones pequeñas hasta las más grandes, por ende, es 
importante las nuevas investigaciones donde se involucre desechos industriales o agrícolas, ya 
que como su nombre lo indica son materiales que se desechan en su mayoría de manera 
inadecuada afectando el medio ambiente y contribuyendo de manera negativa a la crisis 
ambiental que actualmente enfrenta el mundo. 
En Colombia existen las Especificaciones generales de construcción de carreteras del año 
2013 elaboradas por INVIAS las cuales muestran pautas claras y estándares de calidad para que 
los suelos y materiales estabilizados sean utilizados en la infraestructura vial. Por lo anterior, el 
presente proyecto de investigación busca estabilizar un suelo marginal aplicando las 
especificaciones técnicas que se encuentran en esta norma. 
Por tal motivo, en esta tesis se decidió trabajar en la estabilización de un suelo utilizando un 
desecho agrícola como lo es la ceniza de bagazo de caña de azúcar, a la cual no se le realiza 
ningún tipo de control y es desechada de manera inadecuada al aire libre, siendo una 
problemática ambiental, dicha estabilización se realiza para vías terciarias ya que es una medida 
ideal debido al bajo nivel de transito que presentan esas vías con respectoa las secundarias o 
principales, además se logra disminuir en costos con respecto a una construcción de una carretera 
pavimentada ya sea de tipo rígido o flexible. 
La presente investigación busca analizar la influencia de la Ceniza de Bagazo de Caña de 
Azúcar (CBCA) en conjunto con la cal, en las propiedades mecánicas de un suelo, perteneciente 
al subgrupo A-2-6, según AASHTO. Mediante diferentes ensayos se procedió a comparar la 
16 
 
muestra natural de suelo con respecto al suelo con los materiales mencionados anteriormente, los 
cuales se adicionaron en peso en proporciones correspondientes a 6, 9 y 12% de ceniza de 
bagazo de caña en conjunto con 2, 5 y 8% de cal, generando un total de 9 combinaciones de 
CBCA + cal. 
Por último, a nivel investigativo para determinar el porcentaje ideal de adición de ceniza de 
bagazo de caña de azúcar y cal, al suelo en estudio de esa zona, el cual fue extraído de una 
cantera en la región de Tobia, Cundinamarca, Colombia., específicamente se realizaron los 
siguientes laboratorios de caracterización física: determinación de los tamaños de las partículas 
del suelo (granulometría), límites de consistencia, gravedad específica, equivalente de arena, 
valor de azul de metileno, determinación del contenido orgánico de un suelo mediante el ensayo 
de perdida por ignición; a nivel mecánico fueron: relación humedad – peso unitario seco (ensayo 
modificado de compactación Proctor), corrección del peso unitario y el contenido de agua, 
resistencia a la compresión inconfinada y relación de soporte del suelo en el laboratorio (CBR), y 
dentro de la caracterización química se realizó el ensayo de estimación de la proporción de cal 
necesaria para estabilizar un suelo a partir de la medida del pH. 
A través de los resultados obtenidos por cada uno de los ensayos mencionados se pretende dar 
cumplimiento al objetivo principal de analizar el comportamiento de un suelo afirmado, 
estabilizado con adición de ceniza de bagazo de caña de azúcar y cal donde se debe concluir cual 
es el porcentaje que presenta mejor comportamiento al ser adicionado al suelo en referencia a la 
mejor resistencia. 
17 
 
Aspectos Generales Del Proyecto 
Descripción Del Problema 
El estado de la vía de terciaria la vereda de Tobia en el municipio de Nimaima – Cundinamarca 
es un estado regular, debido a que presenta varios tramos con ondulaciones repentinas, también 
zonas prolongadas con fango, además de no contar con ningún tipo de señalización vial y mucho 
menos iluminación. Esto se logró concluir a través de las visitas realizadas en la zona, y por medio 
de la inspección visual. 
Anteriormente la principal actividad económica de esa zona era los cultivos de caña de azúcar 
para la producción de panela, pero actualmente la mayoría de su población decidió dedicarse al 
turismo tanto a nivel de construcción de casa quintas en los lugares donde estaban dichos cultivos, 
como a la práctica de actividades extremas como canotaje. 
Analizando la situación anteriormente planteada con respecto a la afectación de sus pobladores 
y turistas con respecto al mal estado de esa vía terciaria, y observando la facilidad con la que se 
consigue la ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA) en esa zona, debido a que los productores 
de panela en la zona utilizan el bagazo de la caña como combustible para producir la panela, 
generando la ceniza de este producto como un desecho en el proceso panelero, se opta por proponer 
la estabilización de un suelo afirmado, con esa ceniza (CBCA) y cal, para generar un mejor 
comportamiento geo-mecánico, basado en los parámetros de relación de soporte (CBR) y 
compresión inconfinada. 
Debido a que es una vía terciaria que no posee un tránsito alto, se decide trabajar la 
estabilización del suelo a través de desechos asequibles en la zona de estudio, además esta técnica 
debido a la reutilización de desechos, en este caso agro-industriales saldría mucho más económica 
que la utilización de la técnica de placa- huella la cual se define según INVIAS (2007) en la 
18 
 
especificación 500-1P como “la elaboración, transporte, colocación y vibrado de una mezcla de 
concreto hidráulico reforzado, dispuesto en dos placas separadas por piedra pegada, de acuerdo 
con los lineamientos, cotas, secciones y espesores indicados o determinados por el interventor” 
(Armando & Arciniegas, 2015, p. 6). 
Formulación Del Problema 
¿Cuál es la incidencia generada en el suelo afirmado por la adición de la ceniza de bagazo de 
caña de azúcar más cal, con respecto a la resistencia a la compresión inconfinada y el CBR? 
Justificación y Delimitación Del Proyecto 
En la actualidad a nivel internacional y nacional se han realizado varios estudios con respecto 
a la estabilización de suelos con adición de algún tipo de ceniza más cal, lo cual en todos los 
casos los resultados han sido positivos con respecto al aumento en la resistencia en comparación 
a las propiedades analizadas de ese mismo suelo antes del proceso de estabilización. Los 
principales estudios con resultados favorables han sido con la utilización de ceniza de carbón y 
ceniza de cascarilla de arroz. 
Por ende, en esta investigación se busca analizar los resultados de resistencia utilizando en el 
proceso de estabilización la ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA) más Cal, se utiliza esta 
ceniza debido a que es muy fácil encontrar empresas productoras de panela en la zona de Tobia -
Cundinamarca, por consiguiente, sus principales beneficios serán tanto a nivel económico como 
a nivel ambiental, ya que se le dará un uso productivo a la ceniza en mención. 
Debido a ello, se busca brindar la posibilidad de utilizar otra alternativa diferente a la placa 
huella como solución al mejoramiento de un suelo, en este caso para la vía terciaria de la vereda 
Tobia-Cundinamarca debido al bajo nivel de transito que presenta y por la economía que ofrece 
el método de estabilización. 
19 
 
Este proyecto se llevará a cabo en un suelo afirmado proveniente de cantera ubicada en la 
vereda Tobia en el municipio de Nimaima - Cundinamarca, con adición en peso de ceniza 
generada de la quema del bagazo de caña de azúcar, utilizado para la producción de panela, 
teniendo en cuenta que el bagazo de la caña de azúcar es el sobrante que queda al extraer el jugo 
azucarado de la caña, el cual será quemado y posteriormente utilizado en el presente proyecto 
más la adición de cal hidratada, Ca(OH)₂, como aditivo debido a que se ha establecido que solo 
la adición de ceniza no es suficiente para estabilizar un suelo, por lo cual debe adicionarse cal 
hidratada para obtener mejores resultados con respecto a la resistencia. 
Inicialmente se realizó una prueba química para determinar el porcentaje óptimo de adición de 
cal para el suelo en estudio, posteriormente las pruebas físicas que se realizaron tanto al suelo 
natural como a las diferentes mezclas de suelo más ceniza y cal fueron: determinación de los 
tamaños de las partículas del suelo (granulometría), límites de consistencia, gravedad específica, 
equivalente de arena, valor de azul de metileno, determinación del contenido orgánico de un 
suelo mediante el ensayo de perdida por ignición. Mientras que las pruebas mecánicas que se 
realizaron fueron: relaciones humedad- peso unitario seco en los suelos (ensayo modificado de 
compactación Proctor. INV. E – 142-13), ensayo de CBR (INV. E – 148 – 13) y el ensayo de 
resistencia a la compresión inconfinada, (INV. E – 152 - 13); para determinar la capacidad de 
soporte y la resistencia a la compresión del suelo natural, y del suelo con diferentes porcentajes 
de cal y ceniza. 
20 
 
Objetivos 
Objetivo General 
Analizar el comportamiento de un suelo afirmado, estabilizado con adición de ceniza de 
bagazo de caña y cal, en diferentes proporciones, a la compresión inconfinada y a la capacidad 
de soporte (CBR). 
Objetivos EspecíficosEstablecer las características, mecánicas y físicas del suelo y de la ceniza proveniente de la 
quema del bagazo de caña de azúcar proveniente de la vereda Tobia - Cundinamarca. 
Evaluar el comportamiento de la resistencia a la compresión inconfinada y la capacidad de 
soporte del suelo en estudio, con adición de ceniza de bagazo de caña y cal. 
Encontrar los valores óptimos de la relación ceniza-cal adicionada al suelo que muestren una 
mejora en el comportamiento a la resistencia 
Marco De Referencia 
Marco Teórico 
En la ingeniería de pavimentos su principal componente es el suelo en estado natural, pero 
cuando no es adecuado para la construcción se debe realizar diferentes procesos para mejorar su 
comportamiento, hay varios métodos, pero del que se hablará con profundidad trata sobre alterar 
o cambiar las propiedades del material existente de tal forma que se logre un material que reúna 
de la mejor manera los requisitos impuestos, o al menos tenga una calidad adecuada. Dicho 
procedimiento tiene el nombre técnico de estabilización de un suelo. 
21 
 
Suelo 
Más allá de la típica definición del suelo como “un agregado de partículas orgánicas e 
inorgánicas, también se define como un conjunto con organización definida y propiedades que 
varían vectorialmente”.(Badillo & Rodríguez, 2005, p. 34) 
La mayoría de los suelos que cubren la tierra están conformados por el proceso de 
meteorización de varias rocas. Hay dos agentes generales, mecánico y químico. 
El suelo se utiliza como material de construcción en diversos proyectos de ingeniería civil y con 
cimientos estructurales. Por lo tanto, los ingenieros civiles deben estudiar las propiedades del 
suelo, tales como el origen, la distribución de tamaño de grano, la capacidad de drenar el agua, 
compresión, resistencia al corte y la capacidad de soporte de carga.(Das, 2013, p. 22) 
 
Estabilización De Suelos 
A la hora de estabilizar un suelo, lo primero que se debe conocer de ese material es su 
mineralogía y la probable reacción de ese suelo en estudio con los aditivos que se van a utilizar 
en la estabilización. Y en el libro de Fundamentos de Ingeniería geotécnica (2013) se define 
como “un proceso de alteración de las propiedades de ingeniería de suelo in situ o tomado a un 
costo más bajo y con mejor control de calidad” (p.266). 
Además, es importante aclarar que no es posible mejorar absolutamente todas las propiedades 
del suelo por ende se deben especificar cual o cuales se pretende mejorar con ese proceso, las 
propiedades más comunes de un suelo que está comprobado que se puede mejorar son: 
Estabilidad volumétrica 
En la actualidad es una problemática grande los cambios volumétricos, ya que muchos suelos 
se expanden y se contraen con los cambios de humedad los cuales se pueden presentar de forma 
rápida o con las variaciones estacionales, y según la tesis de Angulo y Rojas (2016) se define 
como “la expansión y contracción de varios suelos, causados por los constantes cambios de 
22 
 
humedad, se pueden manifestar en forma repentina o acompañando a las variaciones estacionales 
o con la actividad del ingeniero" (p.25). 
Por ende, algunas de las soluciones para evitar dicho problema mencionado anteriormente 
consisten en “introducir humedad al suelo en forma periódica, aplicar cargas que equilibren la 
presión de expansión, utilizar membranas impermeables y apoyar la estructura a profundidades 
tales, que no se registre variación estacional en la humedad”.(Ingeniería Civil: Estabilidad 
Volumétrica de Los Suelos., n.d.) 
Resistencia 
Cabe mencionar que la resistencia de los suelos es más baja cuando estos se encuentran 
húmedos, con algunas excepciones, así que para mejorar dicha propiedad se puede utilizar 
algunos tipos de estabilización como: vibro-flotación, precarga, drenaje, estabilización mecánica 
o estabilización química, entre otros. (Angulo & Rojas, 2016, p. 26) 
Permeabilidad 
De manera general se define como “El suelo se puede definir como permeable pues presenta 
poros; en este caso son los espacios vacíos que le permiten absorber el agua.” (Angulo & Rojas, 
2016, p. 26) 
Durabilidad 
Se tiene entendido que “La resistencia al intemperismo es lo deseable para obtener suelos 
estabilizados, los principales problemas de durabilidad están relacionados a los suelos cercanos a 
la superficie de rodamiento; y para mejorarlas se necesita de la inserción de químicos, 
dependiendo del suelo”(Angulo & Rojas, 2016, p. 27) 
23 
 
Luego de tener la premisa de las principales propiedades del suelo que se pueden mejorar con 
la técnica de estabilización se procede a mencionar los tipos principales de estabilización los 
cuales son: 
Estabilización química 
En este tipo de estabilización como su nombre lo indica, se utilizan agentes químicos para 
mejorar el suelo en estudio, principalmente se realiza para mejorar la manejabilidad del suelo, 
todo para poder obtener un material de construcción más fácil a la hora de usarse, también se 
dice que se puede reducir la plasticidad y el potencial de expansión-contracción. Aunque para los 
casos de arcillas dispersivas, es utilizado para flocular las partículas, ya que si se presenta 
dificultad en el proceso de compactación los agentes químicos ayudan a mejorar ese proceso. 
(Das, 2013, p. 267) 
Principalmente existen tres agentes químicos que se usan como estabilizadores de suelos los 
cuales son: la cal, cemento y cenizas volantes. 
Estabilización con cal 
Este tipo de estabilización es común utilizarse para suelos finos, por ende, los tipos de cal más 
utilizados son: cal hidratada alta en calcio [Ca (OH)2], cal viva calcítica (CaO), cal dolomítica 
monohidratada [Ca (OH)2 MgO] y cal viva dolomítica. Según Das (2013) la cantidad promedio 
de adición es del 5 al 10%. En ese proceso de mezcla entre el suelo y la cal se produce una 
reacción puzolánica lo que se define como una reacción entre la cal y la sílice y la alúmina de la 
tierra para formar el material de cementación. (p.267). Una de las reacciones que se producen 
son: 
Ca (OH)2 + SiO2 → CSH (Arcilla de sílice) 
Donde: 
24 
 
C = CaO 
S = SiO2 
H = H2O 
Y se tiene comprobado que la reacción puzolánica puede durar por largos periodos de tiempo. 
A la hora de realizar la estabilización con cal en campo hay tres procedimientos básicos los 
cuales son: 
- Se mezcla el material con la cantidad indicada de cal y se compacta después de 
adicionar la humedad. 
- En una planta externa al lugar de aplicación se mezcla el suelo con la cal y el agua 
necesaria y luego se lleva al sitio indicado para su compactación. 
- Se realiza una lechada de cal y se inyecta al suelo a presión con una profundidad de 4 a 
5 m. (Das, 2013, p. 268) 
Por último, está comprobado que la cal en suelos arcillosos ayuda a disminuir el límite 
líquido, aumentar el índice de plasticidad y manejabilidad, mejora las propiedades de 
resistencia y deformación del suelo. 
Estabilización con cemento 
Es comúnmente utilizado para suelos arenosos y arcillosos, también se ha comprobado que 
mejora las mismas propiedades mencionadas con la cal, pero de manera más especifica se dice 
que es efectivo para los suelos que tengan un limite liquido inferior de 45 a 50 y un índice de 
plasticidad menor a 25. (Das, 2013, p. 269) 
Algunos de los efectos en la incorporación del cemento son inmediatos o a largo plazo donde 
se tiene como inmediatos a: modificaciones del estado hídrico, modificaciones de las 
características de la fracción arcillosa del suelo, mientras que con mayor importancia: 
25 
 
Los efectos a largo plazo de la incorporación del cemento son diferentes según se trate de suelos 
granulares o de suelos finos. En los primeros, la acción cementante es similar a la que se produce en el 
hormigón vibrado, con la diferencia de que el conglomerante no rellena completamente los huecos del 
esqueleto granular. En las arenas, la cementaciónse produce únicamente en los puntos de contacto entre 
granos. Cuanto más continua sea la granulometría, más reducidos serán los huecos entre partículas, más 
numerosas y de mayor tamaño las zonas de contacto entre ellas y más eficaz el efecto cementante. (Ieca 
et al., 2010, p. 35) 
 
Estabilización con cenizas volantes 
Las cenizas volantes son un subproducto de todo proceso de combustión de carbón 
pulverizado, se caracteriza por ser un polvo fino compuesto principalmente de sílice, alúmina y 
diversos óxidos y álcalis, otro factor a mencionar es su efectiva reacción con la cal hidratada para 
generar productos cementosos debido a que es puzolánica. Teniendo en cuenta dicha situación, 
es ideal la estabilización de mezclas de suelo-cal-cenizas volantes para bases y sub- bases de 
carreteras ya que en cantidades del 10 al 35% en ceniza y del 2 al 10% de cal, se han 
comprobado varias mejoras en las propiedades del suelo como resistencia, plasticidad, entre 
otras. 
Por otro lado, de manera comprobada, al oeste de Estados Unidos existe una ceniza nombrada 
tipo C la cual dentro de su composición se encuentra aproximadamente el 25% de cal libre, lo 
que significa que no sería necesario la adición de cal fabricada para realizar algún proceso de 
estabilización de un suelo. (Das, 2013, p. 270) 
Estabilización mecánica 
Como su nombre lo dice, es aquella que utiliza “una acción mecánica de corta duración de 
forma repetitiva sobre una masa de suelo parcialmente saturado, sin cambiar la forma, estructura 
y composición básica del mismo”(Angulo & Rojas, 2016, p. 14). 
El objetivo principal de dicha acción es mejorar la resistencia al corte del suelo, para ello se 
utiliza equipos compactadores que se encargan de reducir el volumen de vacíos, lo que genera 
mayor densidad, estabilidad. (Angulo & Rojas, 2016, p. 15) 
26 
 
Cabe mencionar que la compactación de un suelo es ideal para aquellos que tienen algún 
grado de cohesión y no son demasiado plásticos. 
Marco Conceptual 
Suelo 
 En el marco de la ingeniería civil es un material de construcción, que se utiliza como soporte 
de las estructuras tales como edificaciones, vías, puentes, canales y muchas otras, además se 
utiliza en otras construcciones como terraplenes viales, muros de tierra reforzada, también se 
pueden encontrar en taludes de corte y cumplen funciones específicas e importantes en este tipo 
de proyectos. 
Son el objeto para estabilizar, cuando se trata de brindar estabilidad a diversas estructuras, y 
diferentes elementos tales como tratamiento de pendientes, canales y bermas. (Escobar & Potes, 
2016) 
Cal 
Es un producto que se obtiene de la descomposición de rocas calizas por el calor. Lo que 
significa que, el carbonato de calcio se descompone en óxido de calcio y anhídrido carbónico, lo 
cual se elimina con productos gaseosos del proceso de combustión. (Montejo Fonseca, 1997, p. 
101) 
Cal viva 
“El óxido de calcio, llamado cal viva, es un producto sólido, de color blanco, amorfo 
aparentemente, con un peso específico entre 3.18 y 3.40. Es inestable, por tener gran avidez de 
agua”.(Montejo Fonseca, 1997, p. 102) 
27 
 
Cal hidratada 
Proceden de calcinación de rocas calizas con más del 5% de arcilla. Dan un producto que 
reúne las propiedades de las cales grasas y además la de fraguar en sitios húmedos y debajo de 
agua.(Montejo Fonseca, 1997, p. 103) 
Ceniza de bagazo de caña de azúcar 
Gonzales (2014) especifico que es un desecho agroindustrial, producto del tratamiento de la 
caña, el cual genera unos residuos; actualmente estos residuos son utilizados como combustible 
para la elaboración de otros productos derivados de la caña, de lo cual se obtienen las cenizas del 
bagazo como un desecho que puede llegar a ser contaminante y al cual no se le da ningún 
uso.(Durán-Herrera & Valásquez-Amado, 2012, p. 36) 
Materiales puzolánicos 
 Los materiales puzolánicos pueden ser naturales, por ejemplo, de cenizas volcánicas o de 
tierras diatomeas, o pueden ser artificiales como cenizas volantes o humo de sílice. Son 
principalmente materiales silíceos vítreos que pueden contener compuestos aluminosos pero que 
tienen un bajo contenido en calcio. (Lorca Aranda, n.d.) 
Estabilización: 
Este proceso consiste en la alteración de las propiedades físicas del suelo, como por ejemplo 
incrementar la resistencia o durabilidad con el objetivo de tener un mejor material de 
construcción, y para ello los aditivos más utilizados actualmente son: cemento, cal, asfalto, 
cenizas volantes, arena, entre otros materiales.(Montejo Fonseca, 1997, p. 99) 
Granulometría: 
“El análisis granulométrico se refiere a la determinación de la cantidad en por ciento de los 
diversos tamaños de las partículas que constituyen el suelo.” La clasificación de esos tamaños de 
28 
 
las partículas se realiza mediante tamizado, sin embargo, cuando las partículas son muy finas, la 
determinación de los tamaños se realiza por sedimentación. (Crespo Villalaz, 2004, p. 46) 
Limite liquido 
“El límite liquido se define como el contenido de humedad expresado en por ciento con 
respecto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado líquido al 
plástico”(Crespo Villalaz, 2004, p. 70). 
Limite plástico 
Se refiere al contenido de agua, con respecto al peso de la muestra seca al horno, expresado en 
porcentaje, por ende, los suelos cohesivos pasan de un estado semisólido a un estado 
plástico.(Crespo Villalaz, 2004, p. 77) 
Marco Legal 
El instituto nacional de vías – INVIAS, es una entidad colombiana que se encarga de llevar a 
cabo los, procedimientos, programas y proyectos en las vías nacionales y terciarias, es decir es el 
ente del sector transporte garante de los planes para construcción, mejora, rehabilitación y 
mantenimiento vial. 
Por tal motivo se toma coma base la normatividad vigente establecida por esta institución con 
el fin de garantizar, que los procesos realizados y los resultados obtenidos en el desarrollo de este 
proyecto, sean confiables y exitosos. 
De acuerdo con el instituto INVIAS se debe cumplir con las especificaciones generales de 
construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras 
 
 
 
 
29 
 
Tabla 1 
Marco normativo del proyecto 
NORMA NOMBRE DESCRIPCIÓN 
I.N.V E 121-13 
(ASTM D 2216-10) 
Determinación del 
contenido orgánico de un 
suelo mediante el ensayo 
de perdida por ignición 
Este método consiste en determinar la 
oxidación cuantitativa de materia orgánica 
en materiales tales como lodos orgánicos, 
turbas y suelos que contengan materia 
vegetal relativamente no descompuesta ni 
deteriorada y proporciona una estimación 
valida del contenido orgánico 
I.N.V E 122-13 
(ASTM D 2216-10) 
Determinación en el 
laboratorio del contenido 
de agua (humedad) de 
muestras de suelo, roca y 
mezclas de suelo – 
agregado 
Esta norma se refiere a la determinación 
del contenido de gua, por masa, de suelos, 
rocas y mezclas de suelo – agregado. 
I.N.V E 123-13 
(ASTM D 422-63) 
Determinación de los 
tamaños de las partículas 
de suelo 
Esta norma técnica corresponde a la 
“determinación cuantitativa de la 
distribución de los tamaños de las 
partículas de un suelo” 
I.N.V E 125-13 
(ASTM D 4318-10) 
Determinación del límite 
liquido de los suelos 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer el límite 
liquido de los suelos 
I.N.V E 126-13 
(ASTM D 4318-10) 
Determinación del límite 
plástico de los suelos 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer el límite 
liquido de los suelos 
I.N.V E-128-13 
(ASTM D 854-10) 
Determinación de la 
gravedad especifica de las 
partículas sólidas de los 
suelos y del llenante 
mineral empleando un 
picnómetro de agua 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer la gravedad 
especifica de los suelos 
I.N.V E 133-13 
(ASTM D 2419-09) 
Equivalentede arena de 
suelos y agregados finos 
Esta norma se refiere a la determinación 
de las proporciones relativas de polvo y 
material de apariencia arcillosa o finos 
presentes en suelos. 
 
I.N.V E-142-13 
(ASTM D 1557-09) 
Relaciones humedad – 
peso unitario seco en los 
suelos (ensayo 
modificado de 
compactación) 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer la relación 
entre la humedad óptima de compactación 
y el peso unitario seco máximo de un 
suelo 
 
30 
 
 I.N.V E-143-13 
(ASTMD 2718-87) 
 
Corrección del peso 
unitario y del contenido 
de agua de suelos que 
contienen sobre tamaños. 
Esta norma establece el procedimiento 
para realizar la corrección del peso 
unitario de seco y del contenido de agua 
en suelos con sobre tamaños, que han sido 
removidos. 
I.N.V E-148-13 
(ASTM D 1883-07) 
CBR de suelos 
compactados en el 
laboratorio y sobre 
muestras inalteradas 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer el índice de 
resistencia de los suelos de subrasante, 
subbase y base denominado CBR 
I.N.V E-235-13 
 
Valor de azul de metileno 
en agregados finos 
Esta norma describe el procedimiento para 
determinar el valor de azul de metileno, 
con el fin de establecer la cantidad de 
arcilla nociva presente en agregados. 
I.N.V E-601-13 
(ASTM D 1557-09) 
Estimación de la 
proporción de cal 
necesaria para estabilizar 
un suelo a través de la 
medida de PH 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para estimar la proporción 
de cal para estabilizar un suelo 
I.N.V E-605-13 
Resistencia a la 
compresión inconfinada 
de mezclas compactadas 
de suelo – cal 
Esta norma técnica describe el 
procedimiento para establecer la 
resistencia a la compresión inconfinada de 
suelos estabilizados con adición de Cal 
Fuente: elaboración propia 
 
Antecedentes 
En esta sección, se relacionan diferentes estudios e investigaciones donde se involucra el tema 
de este estudio, los cuales han sido desarrollados por diferentes Universidades y Entidades 
gubernamentales. 
Yadav, Gaurav, Kishor & Suman (2017) realizaron la estabilización de un suelo en la India 
clasificado como arcillosa plástica intermedia, el principal objetivo del estudio estaba orientado a 
mejorar la fuerza del suelo utilizando residuos agrícolas y de ganado generados en la zona para 
reducir el costo de construcción. Utilizando tres agentes estabilizadores; ceniza de cáscara de 
arroz (RHA), ceniza de bagazo de caña de azúcar (SCBA) y ceniza de estiércol de vaca (CDA) 
31 
 
con el fin de investigar las propiedades físicas, químicas y de ingeniería del suelo natural y el 
suelo estabilizado con una adición de 2,5%, 5%, 7,5%, 10% y 12,5% de ceniza al suelo. 
Obteniendo principalmente una comparación entre los valores de CBR Y compresión 
inconfinada del suelo natural y el suelo estabilizado. En las tablas 2 y 3 se encuentran las 
propiedades físicas y químicas respectivamente de cada una de las cenizas utilizadas. 
Tabla 2 
Propiedades físicas 
 Propiedad Resultado de la prueba 
 Cda Rha Scba 
1 Color Gris Gris Gris 
2 Gravedad específica 1.865 1.89 1.90 
3 Límite de líquido 43.85 45.3 40.20 
4 Límite de plástico No plástico No plástico No plástico 
5 Contenido óptimo de humedad (%) 41.25 43.56 45.60 
6 Densidad máxima en seco (g/cm3) 1.19 1.18 1.16 
Fuente: Adaptada de Kumar Yadav, A., Gaurav, K., Kishor, R., & Suman, S. K. (2017). Stabilization of 
alluvial soil for subgrade using rice husk ash, sugarcane bagasse ash and cow dung ash for rural 
roads. International Journal of Pavement Research and Technology, 10(3), 254–261. 
https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2017.02.001 
 
 
 
Tabla 3 
Propiedades químicas 
 Propiedad Resultado de la prueba 
 Cda Rha Scba 
1 Sílice (SiO2) 57,33 95,6 70,87 
2 óxido de aluminio (Al2O3) 5,02 0,3 6,86 
3 óxido de hierro (Fe2O3) 2,78 1,2 4,87 
4 oxido de calcio (CaO) 14,2 0,3 3,41 
5 Magnesia (MgO) 4.3 0.20 3.25 
Fuente: Adaptada de Kumar Yadav, A., Gaurav, K., Kishor, R., & Suman, S. K. (2017). Stabilization of 
alluvial soil for subgrade using rice husk ash, sugarcane bagasse ash and cow dung ash for rural 
roads. International Journal of Pavement Research and Technology, 10(3), 254–261. 
https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2017.02.001 
 
La tendencia de CBR y UCS inicialmente aumentando y luego disminuyendo, indica un punto 
pico que muestra un contenido óptimo de ceniza de 7.5%. Al aumentar la proporción de las 
diferentes cenizas y disminuir la proporción del suelo en la mezcla, el límite líquido del suelo 
32 
 
generalmente disminuye, pero el límite de plástico aumenta, disminuyendo el índice de 
plasticidad del suelo; se presentó una disminución en la densidad seca y un aumento en el 
contenido óptimo de humedad a medida que aumenta la proporción de cenizas. 
El máximo de CBR no empapado se alcanzó al 7,5% de la ceniza de cascarilla de arroz, 
seguido por la ceniza de bagazo de caña las cuales le aportaron buenas propiedades al suelo, 
dejando en último lugar, la ceniza de estiércol de vaca. La capacidad de soporte CBR máxima 
empapada es de 5.88% al 7.5% del contenido de ceniza. La UCS del suelo natural es de 1.48 
kg/cm2. Al reemplazar el suelo con las diferentes cenizas, inicialmente el UCS del suelo aumenta 
hasta la mezcla compuesta por 92.5% de suelo y 7.5% de ceniza de cascara de arroz y luego 
disminuye; el valor UCS máximo registrado fue de 1.88 kg/cm2 ligeramente más alto que el 
suelo natural (Kumar Yadav et al., 2017). 
Los autores M. Cabrera, J. Rosales, J. Ayuso, J. Estaire, F. Agrela (2018) desarrollaron una 
investigación sobre la viabilidad de utilizar ceniza de fondo de biomasa de olivo (BBA) en 
subbases de caminos y carreteras en la ciudad Andalucía en el sur de España; utilizando un suelo 
arcilloso expansivo (ECS) y cal viva, buscando remplazar el cemento por una combinación de 
ceniza y cal, como material estabilizador. 
En este estudio, se agregaron cuatro porcentajes diferentes de ceniza al material expansivo, 0, 
15, 50 y 100%; además, el material expansivo se mezcló con 5% en peso de cal viva, por 
sustitución. 
Las pruebas que se realizaron fueron: Proctor estándar, CBR sin remojo, CBR empapado de 4 
días, CBR empapado de 90 días, CBR 90 días de cámara seca a una temperatura de 20ºC y 72% 
de humedad, compresión triaxial; se realizaron una serie de pruebas de hinchamiento libre en 
33 
 
muestras compactadas con un contenido óptimo de agua y con una densidad equivalente al 100% 
de la compactación Proctor estándar y espectroscopia de rayos x. 
Se obtuvo como conclusión que el uso de cenizas procedentes de la combustión de 
biomasa reduce la expansión de los suelos expansivos en la misma medida que desde el 
tratamiento con cal, además, que la adición de BBA en todas las mezclas mejoró la capacidad 
de carga, principalmente debido al alto contenido de calcio que aumentó la actividad puzolánica. 
En la tabla 4 se muestran los valores obtenidos de las pruebas de CBR. (Cabrera et al., 2018) 
Tabla 4 
Propiedades físicas y químicas de Bba 
Fuente: Adaptada de Cabrera, M., Rosales, J., Ayuso, J., Estaire, J., & Agrela, F. (2018). Feasibility of 
using olive biomass bottom ash in the sub-bases of roads and rural paths. Construction and Building 
Materials, 181, 266–275. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.06.035 
 
 
En Queensland, Australia, los autores Hayder Hasan , Liet Dang , Hadi Khabbaz , Behzad 
Fatahi , y Sergei Terzaghi (2016) realizaron una investigación sobre la remediación de suelos 
expansivos utilizando residuos agrícolas de ceniza de bagazo de caña de azúcar, donde se 
determinó que esta ceniza comprende un alto porcentaje de sílice (SiO2) y tiene potencial para 
ser utilizado en la estabilización de subrasantes de caminos, para activar y mejorar la efectividad 
de las cenizas de bagazo, se utilizó cal hidratada. Las muestras se prepararonutilizando 
diferentes contenidos de ceniza de bagazo y cal hidratada (0%, 6%, 10%, 18% y 25% por la 
masa seca del suelo), en una proporción de 3: 1, respectivamente; es decir, los contenidos de 
 CBR sin empapar 
4 días empapado CBR 
90 días 
empapado 
CBR 
90 días 
cámara seca 
CBR 
 
25% 
MP 
50% 
MP 
100% 
MP 
25% 
MP 
50% 
MP 
100% 
MP 
100% 
MP 
100% 
MP 
Ecs 3.24 8.15 13.05 1.2 1.4 2.3 1.31 58.89 
Bba 13.96 21.53 35.09 11.66 17.62 28.01 38.69 44.98 
ECS + 5% QL 8.12 14.62 22.31 2.24 3.58 4.67 36.81 69.19 
ECS + BBA (50/50) 15.64 22.89 25.84 12.45 23.11 33.70 41.71 63.64 
ECS + BBA (85/15) 10.89 18.22 21.39 6.48 15.22 19.75 30.55 54.31 
34 
 
ceniza de bagazo fueron 4.5%, 7.5%, 13.5% 18.75% y los contenidos de cal correspondientes 
fueron 1.5%, 2.5%, 4.5%, 6.25% para un suelo clasificado como arcilla de alta plasticidad (CH). 
Inicialmente se realizaron una serie de pruebas en muestras de suelo no tratado; El siguiente 
conjunto de pruebas se realizó a las combinaciones de suelo, ceniza de bagazo de caña y cal y el 
conjunto final de pruebas se realizó en muestras de suelo tratadas con cal. En periodos de 3,7 y 
28 días. 
Los valores de las pruebas de hinchamiento libre disminuyeron ligeramente a medida que 
aumenta el porcentaje de cenizas de bagazo. El valor de hinchamiento libre mínimo pertenece a 
las muestras con 18.75% BC-6.25% CAL. Además se observó que los valores de CBR aumentaron 
considerablemente para 6%, 10%, 18% y 25% de BA L a los 7 y 28 días de curado y que la mejora 
de CBR con diversos BA-L en mezclas a los 28 días de curado fue mayor que los valores 
correspondientes para los 7 días de curado, el valor de CBR aumentó rápidamente mediante la 
adición de hasta 4,5% L, mientras que su valor se modificó solo ligeramente después de 4,5% L 
como podemos observar en la tabla 5. (Hasan et al., 2016) 
Tabla 5 
Valores CBR del suelo no tratado y tratado con bagazo ceniza 
CBR % 
Contenido de BA-L % 
7 días de curado sin 
remojar 
28 días de curado 
sin remojar 
28 días de curado 7 días 
empapado 
Suelo sin tratar 7.1 7.1 3.2 
4.5% BA-1.5% L 15.2 20.0 14.4 
7.5% BA-2.5% L 26.4 33.5 23.6 
13,5% BA-4,5% L 48.2 52.9 49.7 
18.75% BA-6.25% L 58.6 62.6 54.8 
Fuente: Adaptada de Hasan, H., Dang, L., Khabbaz, H., Fatahi, B., & Terzaghi, S. (2016). Remediation 
of Expansive Soils Using Agricultural Waste Bagasse Ash. Procedia Engineering, 143(Ictg), 1368–1375. 
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.161 
 
En 2017 Bryan Ramos, M. y Illidge Quintero, D., realizaron una investigación donde 
analizaron la modificación de un suelo altamente plástico clasificado como A-7-6 IG=248 según 
35 
 
la AASHTO adicionando cascarilla de arroz y ceniza volante, con el fin de encontrar un 
porcentaje óptimo de cascarilla de arroz y ceniza volante que lograra disminuir el cambio 
volumétrico del suelo y encontrar la correlación entre el módulo resiliente y el CBR. de las 
muestras analizadas con diferentes porcentajes de cenizas volantes y cascarilla de arroz. Dentro 
de la investigación se realizaron diferentes ensayos con el fin de encontrar las características 
físicas, químicas, mecánicas y dinámicas del suelo y de las mezclas de suelo-ceniza y cascarilla 
de arroz, suelo A0C0, 6% de cascarilla de arroz A6, 6% de cascarilla de arroz y 10% de ceniza 
volante A6C10, 6% de cascarilla de arroz y 20% de ceniza volante A6C20, 6% de cascarilla de 
arroz y 30% de ceniza volante A6C30. A las cuales se les realizaron ensayo de humedad, 
determinación de los tamaños de las partículas de los suelos y análisis granulométrico por medio 
del hidrómetro, determinación del límite liquido de los suelos, límite plástico e índice de 
plasticidad, Proctor estándar, relación de soporte del suelo en el laboratorio CBR, compresión 
inconfinada y ensayo de corte directo en condición no consolidada no drenada (UU). 
En la investigación se determinó que a medida que aumentaba el contenido de ceniza volante 
hubo una mejora notable en la resistencia del suelo aumentando la capacidad de soporte (CBR.) 
del suelo A0C0 de 2,02% a 3,76% para la mezcla A6C30 además se obtuvo una reducción de 
expansión del 70% con esta mezcla, por lo cual los autores determinaron esta como la óptima, la 
cual cumple con el valor mínimo requerido para pavimentos que es 2% y es la mezcla que 
obtuvo los mejores resultados en los ensayos de Mr y CBR.(Ramos & Illidge Quintero, 2017) 
En la tesis titulada análisis de la relación de soporte y resistencia a la compresión de un suelo 
arcillo-limoso en la vereda de Liberia del municipio de Viotá – Cundinamarca estabilizado con 
ceniza de cascarilla de café, se trabajó con 3 porcentajes de ceniza en peso los cuales fueron 4,6 
y 8% por el método de adición, a esas 3 mezclas junto con 1 de solo suelo arcillo-limoso se 
36 
 
realizaron varios laboratorios de caracterización física, química y mecánica todo con el objetivo 
de encontrar el porcentaje que presentara mejor resistencia al adicionarse a ese tipo de suelo, 
llamado porcentaje optimo, dentro de los resultados cabe destacar en el ensayo de gravedad 
especifica [Gs] su valor aumenta al adicionar en peso la ceniza de café, así que en este caso el 
mayor valor de Gs seria con 8% de ceniza, también se analizó que la ceniza aumento la relación 
de soporte [CBR] con respecto a los resultados de las pruebas realizadas al suelo, en conclusión 
el porcentaje en adición óptimo para cumplir con el objetivo principal de esta investigación fue 
8% de ceniza de café, lo anterior se verifica en el mejoramiento en los resultados del ensayo de 
relación de soporte [CBR] al igual que la compresión inconfinada en condición húmeda o seca. 
(Felipe & García, 2019) 
En la investigación titulada: “Caracterización de un material compuesto por suelo arenoso, 
ceniza de cáscara de arroz y cal potencialmente útil para su uso en pavimentación”, realizada por 
la facultad de ingeniería de la Universidad de la Republica en Uruguay, por Leonardo Behak y 
Washington Pérez Núñez, el objetivo principal fue encontrar una solución económica, para 
pavimentos de bajo volumen de tránsito y resolver la situación problemática ambiental, con 
respecto a la disposición de la ceniza residual de la quema de la cascara de arroz. 
El trabajo experimental consistió en realizar diferentes ensayos físicos y mecánicos al suelo 
clasificado como SW-SM extraído de una cantera en Montevideo, y la conformación de tres 
mezclas, las cuales fueron: suelo+15% de CCA+5% de cal, suelo+20% de CCA+5% de cal y 
suelo+20% de CCA +10% de cal, los principales ensayos realizados fueron difractogramas de 
rayos x, parámetros óptimos de compactación, CBR, resistencia a la compresión inconfinada y a 
la tracción diametral y durabilidad, al analizar los resultados de los difractogramas de rayos x 
basado en la teoría se confirmó que a los 28 días de cura se forman productos cementantes 
37 
 
cuando reaccionan los iones de calcio de la cal con la sílice amorfa de ceniza, los cuales son los 
responsables de la estabilización del suelo arenoso, mientras que los resultados de CBR 
aumentaron sustancialmente en la mezcla curada 28 días con mayor cantidad de ceniza y mayor 
cantidad de cal, obteniendo un valor de 25%, lo cual afirma que dicha mezcla se podría utilizar 
como capa de subbase de pavimentos, al mismo tiempo el valor de RCI (resistencia a la 
compresión inconfinada) presento mejores valores con los porcentajes más altos de ceniza y cal 
al igual que al mayor tiempo de cura, obteniendo su máximo valor en 276 kPa donde al 
compararlo con el suelo natural es 20 veces mayor. 
Así que luego de analizar la influencia de las diferentes mezclas de suelo con dicha ceniza 
más cal siempre en comparación con el suelo natural, se concluye que la mezcla que mejor 
comportamiento tuvo con respecto a los parámetros de resistencia analizados es la mezcla de 
suelo con 20% de cenizade cascara de arroz y 10% de cal hidratada, afirmando una viabilidad 
para su uso en pavimentos de bajo a mediano volumen de tránsito.(Behak & Núñez, 2008) 
Mientras que en la tesis titulada “Estabilización de suelos arcillosos adicionando ceniza de 
caña de azúcar en el tramo De Pinar – Marian, Distrito de Independencia 2018” por parte de la 
Universidad Cesar Vallejo e Huaraz – Perú, la experimentación consistió en adicionar 10,20 y 
30% de esa ceniza a un suelo clasificado por el método SUCS como CL (arcilloso de baja 
plasticidad) más una mezcla de suelo patrón. Los ensayos realizados que generan mayor 
relevancia son el índice de plasticidad, Proctor modificado y CBR donde se concluyó que los 
mejores resultados los presento la mezcla de suelo más 20% de ceniza con una disminución del 
índice de plasticidad a 9,73% mientras que el suelo patrón tenía un valor de 16,11%. 
Por otro lado, los resultados de la caracterización mecánica con respecto a los valores de 
resistencia, la mezcla con 20% de ceniza siguió presentando mejores resultados con la mayor 
38 
 
máxima densidad seca en 1,859 gr/cm3 con respecto a las otras mezclas, acompañado de una 
humedad optima de 9,567% y el CBR para la subrasante al 95% fue de 15,18% con una 
expansión de 0,24% mientras que la mezcla de suelo patrón presentaba un CBR para la 
subrasante al 95% de 4,81% con expansión de 1,47%. 
En conclusión, la mezcla de suelo más ceniza que mejoro las propiedades con un aumento 
hasta del 10% según la normativa MTC la cual lo clasifica como una sub rasante buena, fue la 
adición de ceniza de caña de azúcar del 20% ya que a pesar de que los porcentajes de 10% y 30% 
también arrojaron algunos valores favorables, en algún criterio tenían discrepancia lo cual 
variaba resultados como: aumentar el índice de plasticidad, disminución en la densidad seca o 
CBR, por ende, no se optó por esos otros dos porcentajes, mientras que la mezcla escogida se 
recomienda para utilizarse en la pavimentación o afirmado de una carretera en esa zona. 
(Espinoza Chuquino & Velásquez Pérez, 2018) 
Metodología 
Tipo De Investigación 
El tipo de investigación en que se clasifica el presente proyecto se define como una tesis 
experimental teniendo en cuenta que se realizaron un conjunto de actividades investigativas, 
metodológicas y técnicas, en base a la manipulación de variables debidamente controladas, con 
el fin de obtener una representación simplificada de la realidad, estudiando cual es el efecto 
producido por las variables implícitas y en qué grado. Además, la presente investigación también 
es de tipo correlacional, la cual se entiende como la determinación del grado de relación y 
semejanza que pueda existir entre dos o más variables, es decir, entre características o conceptos 
de un fenómeno. Cabe aclarar que no se pretende establecer una explicación completa de la 
causa – efecto de lo ocurrido, solo se encarga de aportar indicios sobre las posibles causas de un 
39 
 
acontecimiento. En este método se utilizan cálculos estadísticos, para relacionarlos entre sí y se 
puede también incluir el control de variables a fin de obtener resultados más válidos. 
Para el caso puntual se busca, evaluar los cambios producidos en un suelo granular de 
afirmado al adicionarle ceniza de bagazo de caña de azúcar y cal en diferentes cantidades, que 
permitan dar cumplimiento a los objetivos planteados, aplicando diferentes ensayos dando 
cumplimiento a la normatividad INVIAS del año 2013; entidad garante de las obras viales en 
Colombia. 
Hipótesis 
Se espera que la ceniza del bagazo de caña (como desecho agroindustrial) en conjunto con la 
cal hidratada mejoren las propiedades físicas y mecánicas del suelo de afirmado, incidiendo 
directamente en los límites de consistencia, además de la relación de soporte y la resistencia a la 
compresión simple. Estudio realizado en el segundo semestre de 2019 en la vereda de Tobia, en 
el municipio de Nimaima- Cundinamarca 
Variables 
En la presente investigación se realiza el análisis de una muestra de un suelo de afirmado 
clasificado como una grava y arenas arcillosa y limosa perteneciente al grupo A-2-6, el cual es 
modificado realizando la adición de diferentes porcentajes de ceniza de bagazo de caña en 
conjunto con cal hidratada, siendo estas variables independientes, a las cuales se les realizaron 
diferentes ensayo que permiten encontrar y analizar el comportamiento físico, químico y 
mecánico de las muestras estudiadas. En la Tabla 6 se muestran las variables dependientes e 
independientes utilizadas en el proyecto de investigación. 
 
 
40 
 
Tabla 6 
Variables dependientes e independientes 
Nombre Convención Tipo de variable 
Ceniza de bagazo de caña CBCA INDEPENDIENTE 
Cal hidratada C INDEPENDIENTE 
Suelo de afirmado S INDEPENDIENTE 
Límite líquido LL INDEPENDIENTE 
Límite plástico LP INDEPENDIENTE 
Gravedad específica Gs INDEPENDIENTE 
Análisis granulométrico por tamizado GT INDEPENDIENTE 
Análisis granulométrico por hidrómetro GH INDEPENDIENTE 
Contenido orgánico MO INDEPENDIENTE 
Determinación del contenido óptimo de cal por pH PH DEPENDIENTE 
Equivalente de arena EA DEPENDIENTE 
Contenido óptimo de humedad ωo DEPENDIENTE 
Densidad seca máxima γd DEPENDIENTE 
Relación de soporte CBR DEPENDIENTE 
Compresión inconfinada σ DEPENDIENTE 
Fuente: Elaboración propia 
Diseño Experimental 
Primera Fase: Recopilación de información y materiales. 
Para el cumplimiento de esta primera fase inicialmente se realizó un recopilación de 
información tanto de los desechos agroindustriales producidos en Colombia como de los 
procesos de estabilización de suelos. Además de ello se realizaron cuatro procesos los cuales 
fueron de manera ordenada los siguientes: información importante de la zona de estudio, 
determinación y definición del diseño exploratorio, extracción del suelo de la cantera Salitre 
Blanco ubicada cerca de la zona de estudio y por último obtención de la ceniza de bagazo de 
caña de azúcar (CBCA). 
Segunda fase: Caracterización de los materiales 
La segunda fase de esta investigación se divide en tres sub - fases (A, B y C) las cuales son: la 
debida caracterización tanto física como química para cada uno de los tres materiales principales 
(ceniza de bagazo de caña de azúcar, suelo y cal) 
41 
 
Segunda Fase (A): Caracterización de la ceniza de bagazo de caña de azúcar. 
Luego de cumplir los cuatro procesos de la primera fase se procedió a realizar la caracterización 
física y química de la ceniza en estudio, para a través de sus resultados tener un indicio de cómo 
será el comportamiento cuando se realice su adición en ciertas proporciones porcentuales al suelo. 
Los ensayos físicos que se realizaron fueron: granulometría por tamizado, límites de 
consistencia; límite líquido, limite plástico e índice de plasticidad y gravedad específica. 
Segunda Fase (B): Caracterización del suelo 
En esta fase se realizó la caracterización del suelo por medio de los siguientes ensayos físicos: 
Granulometría, límites de consistencia (límite líquido, limite plástico e índice de plasticidad), 
gravedad específica y determinación del contenido de humedad; además, se realizaron los 
siguientes ensayos mecánicos: Proctor Modificado de compactación, California Bearing Ratio 
(CBR) y resistencia a la compresión inconfinada. 
Segunda Fase (C): Caracterización de la cal. 
Además, se realizó el ensayo de estimación de la proporción de cal necesaria para estabilizar 
un suelo a través de la medida de PH para determinar la cantidad optima de Cal para el tipo de 
suelo en estudio con las tres diferentes cantidades porcentuales de ceniza de bagazo de caña de 
azúcar (6%,9% y 12%). 
Tercera Fase: Mezclas de suelo con adición de ceniza de bagazo de caña de azúcar 
(CBCA) y cal. 
En esta fase basada en los antecedentes de estabilización de suelos con otro tipo de cenizas 
más cal,